RNA، مخفف اسید ریبونوکلئیک، ترکیب پیچیده ای با وزن مولکولی بالا که در سنتز پروتئین سلولی عمل می کند و جایگزین DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) به عنوان حامل کدهای ژنتیکی در برخی ویروس ها می شود. RNA از نوکلئوتیدهای ریبوز (بازهای نیتروژنی متصل به قند ریبوز) تشکیل شده است شما میتوانید در رابطه با DNA وعملکرد آن در بدن بیشتر بدانید که توسط پیوندهای فسفودی استر متصل شده و رشته هایی با طول های مختلف را تشکیل می دهند. بازهای نیتروژنی در RNA آدنین، گوانین، سیتوزین و اوراسیل هستند که جایگزین تیمین در DNA می شوند.
جهت خرید تجهیزات و مواد مصرفی آزمایشگاه میتوانید به سایت آسان آزما مراجعه نمایید و مواد مصرفی مرکز خود را با کمترین قیمت و بهترین کیفیت تهیه نمایید.
قند ریبوز RNA یک ساختار حلقوی متشکل از پنج کربن و یک اکسیژن است. حضور یک گروه هیدروکسیل واکنش پذیر شیمیایی (-OH) متصل به گروه کربن دوم در مولکول قند ریبوز، RNA را مستعد هیدرولیز می کند. این ناپایداری شیمیایی RNA، در مقایسه با DNA، که یک گروه OH واکنشی در موقعیت یکسانی در قسمت قند (دئوکسی ریبوز) ندارد، یکی از دلایلی است که DNA به عنوان حامل ارجح اطلاعات ژنتیکی در اکثر موارد تکامل یافته است. ارگانیسم ها ساختار مولکول RNA توسط R.W. Holley در سال 1965 توضیح داده شد.
ساختار RNA
RNA به طور معمول یک بیوپلیمر تک رشته ای است. با این حال، وجود توالی‌های خود تکمیلی در رشته RNA منجر به جفت شدن باز درون زنجیره‌ای و تا شدن زنجیره ریبونوکلئوتیدی به شکل‌های ساختاری پیچیده متشکل از برآمدگی‌ها و مارپیچ‌ها می‌شود. ساختار سه بعدی RNA برای پایداری و عملکرد آن حیاتی است و به قند ریبوز و پایه های نیتروژنی اجازه می دهد تا به روش های مختلف توسط آنزیم های سلولی که گروه های شیمیایی (مانند گروه های متیل) را به زنجیره متصل می کنند، اصلاح شوند. چنین تغییراتی باعث ایجاد پیوندهای شیمیایی بین مناطق دور در رشته RNA می شود که منجر به انقباضات پیچیده در زنجیره RNA می شود که باعث تثبیت بیشتر ساختار RNA می شود. مولکول هایی با تغییرات ساختاری ضعیف و تثبیت ممکن است به آسانی از بین بروند. به عنوان مثال، در یک مولکول RNA انتقال دهنده آغازگر (tRNA) که فاقد گروه متیل (tRNAiMet) است، تغییر در موقعیت 58 زنجیره tRNA باعث ناپایدار شدن مولکول و در نتیجه غیرعملکردی می شود. زنجیره غیرعملکردی توسط مکانیسم‌های کنترل کیفیت tRNA سلولی از بین می‌رود.
RNA ها همچنین می توانند با مولکول هایی به نام ریبونوکلئوپروتئین ها (RNPs) کمپلکس تشکیل دهند. نشان داده شده است که بخش RNA حداقل یک RNP سلولی به عنوان یک کاتالیزور بیولوژیکی عمل می کند، عملکردی که قبلا فقط به پروتئین ها نسبت داده می شد.
انواع و وظایف RNA
از بین بسیاری از انواع RNA، سه نوع از شناخته شده ترین و رایج ترین آنها RNA پیام رسان (mRNA)، RNA انتقالی (tRNA) و RNA ریبوزومی (rRNA) هستند که در همه موجودات وجود دارند. این و انواع دیگر RNA ها عمدتاً واکنش های بیوشیمیایی مشابه آنزیم ها را انجام می دهند. با این حال، برخی از آنها عملکردهای تنظیمی پیچیده ای در سلول ها دارند. RNA ها به دلیل دخالت در بسیاری از فرآیندهای تنظیمی، فراوانی و عملکردهای متنوعشان، نقش مهمی در فرآیندهای سلولی و بیماری های طبیعی ایفا می کنند.
در سنتز پروتئین، mRNA کدهای ژنتیکی را از DNA در هسته به ریبوزوم ها، محل های ترجمه پروتئین در سیتوپلاسم، حمل می کند. ریبوزوم ها از rRNA و پروتئین تشکیل شده اند. زیر واحدهای پروتئین ریبوزوم توسط rRNA کدگذاری شده و در هسته سنتز می شوند. هنگامی که به طور کامل جمع شدند، به سیتوپلاسم منتقل می شوند، جایی که به عنوان تنظیم کننده های کلیدی ترجمه، کد حمل شده توسط mRNA را "خواندن" می کنند. یک توالی از سه باز نیتروژنی در mRNA، ترکیب یک اسید آمینه خاص را در توالی تشکیل دهنده پروتئین مشخص می کند. مولکول‌های tRNA (که گاهی اوقات RNA محلول یا فعال کننده نیز نامیده می‌شود)، که حاوی کمتر از 100 نوکلئوتید هستند، آمینو اسیدهای مشخص شده را به ریبوزوم‌ها می‌آورند، جایی که آنها برای تشکیل پروتئین به هم متصل می‌شوند.
علاوه بر mRNA، tRNA و rRNA، RNA ها را می توان به طور کلی به RNA کد کننده (cRNA) و RNA غیر کد کننده (ncRNA) تقسیم کرد. دو نوع ncRNA وجود دارد، ncRNA های خانه داری (tRNA و rRNA) و ncRNA های تنظیمی که بیشتر بر اساس اندازه آنها طبقه بندی می شوند. ncRNAهای طولانی (lncRNA) حداقل 200 نوکلئوتید دارند، در حالی که ncRNAهای کوچک کمتر از 200 نوکلئوتید دارند. ncRNA های کوچک به میکرو RNA (miRNA)، RNA هسته کوچک (snoRNA)، RNA هسته ای کوچک (snRNA)، RNA مداخله گر کوچک (siRNA) و RNA برهمکنش کننده PIWI (piRNA) تقسیم می شوند.
miRNA ها از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. آنها حدود 22 نوکلئوتید طول دارند و در تنظیم ژن در اکثر یوکاریوت ها عمل می کنند. آنها می توانند بیان ژن را با اتصال به mRNA هدف و مهار ترجمه مهار کنند و در نتیجه از تولید پروتئین های عملکردی جلوگیری کنند. بسیاری از miRNA ها نقش مهمی در سرطان و سایر بیماری ها دارند. به عنوان مثال، miRNA های سرکوبگر تومور و انکوژنیک (شروع کننده سرطان) می توانند ژن های هدف منحصر به فرد را تنظیم کنند و منجر به تومورزایی و پیشرفت تومور شوند.
همچنین از اهمیت عملکردی piRNA ها برخوردارند که حدود 26 تا 31 نوکلئوتید طول دارند و در اکثر حیوانات وجود دارند. آنها بیان ترانسپوزون ها (ژن های پرش) را با جلوگیری از رونویسی ژن ها در سلول های زایا (اسپرم و تخمک) تنظیم می کنند. اکثر piRNA ها مکمل ترانسپوزون های مختلف هستند و می توانند به طور خاص آن ترانسپوزون ها را هدف قرار دهند.
RNA دایره ای (circRNA) از سایر انواع RNA منحصر به فرد است زیرا انتهای 5' و 3' آن به هم متصل شده و یک حلقه ایجاد می کند. circRNA ها از بسیاری از ژن های کدکننده پروتئین تولید می شوند و برخی می توانند به عنوان الگوهایی برای سنتز پروتئین، مشابه mRNA عمل کنند. آنها همچنین می توانند miRNA را متصل کنند و به عنوان "اسفنج" عمل کنند که از اتصال مولکول های miRNA به اهداف خود جلوگیری می کند. علاوه بر این، circRNA ها نقش مهمی در تنظیم رونویسی و پیرایش جایگزین ژن هایی که circRNA ها از آنها مشتق شده اند، ایفا می کنند.
RNA در بیماری
آشنایی با فناوری CRISPR Cas9 در ویرایش ژن و کاربرد آن در درمان انسان در کشاورزی
اطلاعاتی در مورد فناوری CRISPR Cas9 در ویرایش ژن و کاربرد آن در درمان انسان در کشاورزی مشاهده کنید همه ویدیوهای این مقاله را ببینید.
ارتباطات مهمی بین RNA و بیماری های انسانی کشف شده است. به عنوان مثال، همانطور که قبلا توضیح داده شد، برخی از miRNA ها قادر به تنظیم ژن های مرتبط با سرطان به روش هایی هستند که توسعه تومور را تسهیل می کند. علاوه بر این، اختلال در متابولیسم miRNA با بیماری های تخریب کننده عصبی مختلف از جمله بیماری آلزایمر مرتبط است. در مورد سایر انواع RNA، tRNA ها می توانند به پروتئین های تخصصی موسوم به کاسپازها متصل شوند که در آپوپتوز (مرگ برنامه ریزی شده سلولی) نقش دارند. با اتصال به پروتئین های کاسپاز، tRNA ها آپوپتوز را مهار می کنند. توانایی سلول ها برای فرار از سیگنال های مرگ برنامه ریزی شده از ویژگی های سرطان است. همچنین گمان می رود که RNA های غیر کد کننده که به عنوان قطعات مشتق از tRNA (tRFs) شناخته می شوند، در سرطان نقش داشته باشند. ظهور تکنیک‌هایی مانند توالی‌یابی RNA منجر به شناسایی کلاس‌های جدیدی از رونوشت‌های RNA اختصاصی تومور، مانند MALAT1 (رونوشت آدنوکارسینوم ریه مرتبط با متاستاز 1) شده است که سطوح افزایش یافته آن در بافت‌های سرطانی مختلف یافت شده است و با تکثیر و متاستاز (گسترش) سلول های تومور.
دسته ای از RNA های حاوی توالی های تکراری برای جداسازی پروتئین های متصل شونده به RNA (RBPs) شناخته شده اند که منجر به تشکیل کانون ها یا تجمعات در بافت های عصبی می شود. این توده ها در ایجاد بیماری های عصبی مانند اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS) و دیستروفی میوتونیک نقش دارند. از دست دادن عملکرد، بی نظمی، و جهش RBP های مختلف در بسیاری از بیماری های انسانی نقش دارد.
کشف پیوندهای اضافی بین RNA و بیماری انتظار می رود. افزایش درک RNA و عملکردهای آن، همراه با توسعه مداوم فناوری های توالی یابی و تلاش برای غربالگری RNA و RBPs به عنوان اهداف درمانی، احتمالاً چنین اکتشافاتی را تسهیل می کند.
منبع: سایت britannica.com